抗反射裂缝沥青路面结构及其施工方法.pdf

本发明属于道路设计与施工的技术领域，公开了一种抗反射裂缝沥青路面结构及其施工方法。所述路面结构由下往上依次包括高性能级配碎石基层、改性乳化沥青粘结层和岩沥青层。所述施工方法为：清理下承层表面；将高性能级配碎石的原料进行拌制混合，摊铺，碾压；在高性能级配碎石基层表面喷洒改性乳化沥青粘结层；采用沥青混合料摊铺机在改性乳化沥青粘结层表面摊铺岩沥青改性沥青混合料；再采用双钢轮振动压路机和轮胎压路机进行碾压。本发明充分发挥各结构层的性能优势，减少和延缓路面反射裂缝的产生和发展，提高沥青面层与基层之间的粘结性能和防水性能，提高沥青路面结构强度，改善沥青路面的路用性能。

1.  一种抗反射裂缝沥青路面结构，其特征在于：由下往上依次包括高性能级配碎石基层、改性乳化沥青粘结层和岩沥青层；所述高性能级配碎石基层是由级配碎石构成厚度为10cm～40cm的结构层，所述改性乳化沥青粘结层的厚度为0.2cm～0.3cm，所述岩沥青层是岩沥青改性沥青混合料构成厚度为5cm～12cm的结构层。

2.  根据权利要求1所述抗反射裂缝沥青路面结构，其特征在于：所述高性能级配碎石基层由以下按重量百分比计的原料拌合而成，集料95％～97％，水3％～5％；
所述改性乳化沥青为PCR型。

3.  根据权利要求1所述抗反射裂缝沥青路面结构，其特征在于：所述岩沥青层由以下按重量百分比计的原料拌合而成，集料90％～93％，矿粉2％～5％，岩沥青改性沥青3％～5％。

4.  根据权利要求3所述抗反射裂缝沥青路面结构，其特征在于：所述岩沥青改性沥青由以下按重量百分比计的成分组成：80％～95％的基质沥青，5％～20％的岩沥青。

5.  根据权利要求4所述抗反射裂缝沥青路面结构，其特征在于：所述基质沥青为70号或90号基质沥青；所述岩沥青为伊朗岩沥青、新疆岩沥青、青川岩沥青或北美岩沥青。

6.  根据权利要求4或5所述抗反射裂缝沥青路面结构，其特征在于：所述岩沥青改性沥青的制备方法为：
将基质沥青加热至150℃～160℃，加入岩沥青颗粒，继续升温至170℃～175℃，边加热边搅拌，持续30min～40min，待岩沥青颗粒熔融后，采用胶体磨进行研磨，得到岩沥青改性沥青。

7.  根据权利要求6所述抗反射裂缝沥青路面结构，其特征在于：所述研磨的时间为5min～10min，所述胶体磨的转速为500r/min～1000r/min。

8.  根据权利要求1～7任一项所述抗反射裂缝沥青路面结构的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)高性能级配碎石基层的施工
清理下承层表面松散颗粒；采用拌制设备将高性能级配碎石的原料进行拌制混合，得到高性能级配碎石；采用摊铺机将高性能级配碎石摊铺在下承层表面；再采用压路机进行碾压；
(2)改性乳化沥青粘结层的施工
在高性能级配碎石基层表面喷洒改性乳化沥青粘结层，喷洒量为纯沥青用量0.4kg/m²～0.6kg/m²；
(3)岩沥青层的施工步骤
将集料加热至180℃～190℃，得到加热的集料；将矿粉与加热的集料置于沥青拌和楼的拌缸中干拌5s～10s，得到混合物；将岩沥青改性沥青加热至170℃～175℃，然后将岩沥青改性沥青喷入混合物中，湿拌40s～50s，得到岩沥青改性沥青混合料；采用沥青混合料摊铺机在改性乳化沥青粘结层表面摊铺岩沥青改性沥青混合料；再采用双钢轮振动压路机和轮胎压路机进行碾压。

9.  根据权利要求8所述抗反射裂缝沥青路面结构的施工方法，其特征在于：步骤(1)中所述摊铺速度为2m/min～3m/min；
所述拌制设备为稳定土拌和站；所述摊铺机为沥青混合料摊铺机或水泥稳定土摊铺机；所述压路机为钢轮压路机、轮胎压路机和大吨位钢轮振动压路机；所述碾压的条件为依次采用钢轮压路机静压1遍，轮胎压路机静压1遍～2遍，大吨位钢轮振动压路机2遍～3遍，轮胎压路机静压1遍～2遍，钢轮压路机静压1遍，总碾压遍数为6遍～9遍。

10.  根据权利要求8所述抗反射裂缝沥青路面结构的施工方法，其特征在于：步骤(3)所述摊铺速度为2m/min～3.5m/min；
所述碾压的条件为：双钢轮振动压路机静压1遍，轮胎压路机2遍～3遍，双钢轮振动压路机振动1遍～2遍，双钢轮振动压路机静压1遍，总碾压遍数为5遍～7遍。

抗反射裂缝沥青路面结构及其施工方法
技术领域
本发明属于道路设计与施工的技术领域，涉及一种用于高等级公路或市政道路的路面结构，特别涉及一种抗反射裂缝沥青路面结构及其施工方法。
背景技术
半刚性基层沥青路面是我国目前高等级公路和市政道路路面结构的主要型式。使用中发现，半刚性基层的主要缺陷是反射裂缝问题。半刚性基层存在易开裂形成反射裂缝、层间易冲刷、荷载敏感性大等技术问题。半刚性基层沥青路面的基层出现裂缝后，其裂缝处成为了荷载作用的应力集中区域。在交通荷载与环境因素的反复作用下，裂缝往上扩展、延伸，最终形成贯穿沥青面层的反射裂缝。反射裂缝成为沥青路面裂缝的主要型式。沥青路面开裂后，雨水侵入基层，冲刷基层，形成唧泥现象，削弱了路面结构的强度和稳定性。
级配碎石基层没有经过结合料处治，是一种柔性松散颗粒材料的结构，其结构对下承层的应变能具有良好的吸收、消散作用，避免了半刚性基层的裂纹逐步向上扩展。因此，级配碎石基层对减少和延缓路面反射裂缝的产生和发展发挥了重要作用。级配碎石基层还具有过渡层隔离作用，改善基层的温度、湿度状况，降低基层的温度敏感性。
因此，寻找一种高性能级配碎石基层以减少沥青路面的反射裂缝显得非常必要。
另一方面，沥青路面的结构强度与沥青面层的厚度和模量息息相关。一般来说，沥青面层越厚、模量越高，沥青层底面承受的弯拉应变越小，沥青路面抗疲劳性能越好。
岩沥青具有软化点高、与石油沥青混溶性好、耐老化性能强等优点，用其拌制而成的改性沥青混合料劲度模量高，具有优异的抗车辙性能和抗水损坏性能。
发明内容
针对现有路面结构半刚性基层容易出现反射裂缝的缺陷和不足之处，本发明的目的在于提供一种抗反射裂缝沥青路面结构，该路面结构具有优异的抵抗反射裂缝效果。
本发明的另一目的在于提供上述沥青路面结构的施工方法。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种抗反射裂缝沥青路面结构，由下往上依次包括高性能级配碎石基层、改性乳化沥青粘结层和岩沥青层；所述高性能级配碎石基层是由级配碎石构成厚度为10cm～40cm的结构层，所述改性乳化沥青粘结层的厚度为0.2cm～0.3cm，所述岩沥青层是岩沥青改性沥青混合料构成厚度为5cm～12cm的结构层。
优选的，所述高性能级配碎石基层由以下按重量百分比计的原料拌合而成，集料95％～97％，水3％～5％。
优选的，所述岩沥青层由以下按重量百分比计的原料拌合而成，集料90％～93％，矿粉2％～5％，岩沥青改性沥青3％～5％；所述集料符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中的集料质量要求；所述矿粉为球磨石灰石矿粉，所述矿粉符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中的矿粉质量要求。
优选的，所述岩沥青改性沥青由以下按重量百分比计的成分组成：80％～95％基质沥青，5％～20％的岩沥青。所述基质沥青为70号或90号基质沥青。所述岩沥青为伊朗岩沥青、新疆岩沥青、青川岩沥青或北美岩沥青。
所述岩沥青改性沥青的制备方法为：
将基质沥青加热至150～160℃，加入岩沥青颗粒，继续升温至170℃～175℃，边加热边搅拌，持续30min～40min，待岩沥青颗粒熔融后，采用胶体磨进行研磨，得到岩沥青改性沥青。所述研磨的时间为5min～10min，所述胶体磨的转速为500r/min～1000r/min。
所述抗反射裂缝沥青路面结构的施工方法，包括以下步骤：
(1)高性能级配碎石基层的施工
清理下承层表面松散颗粒；采用拌制设备将高性能级配碎石的原料进行拌制混合，得到高性能级配碎石；采用摊铺机将高性能级配碎石摊铺在下承层表面；再采用压路机进行碾压；所述摊铺速度为2m/min～3m/min；
所述拌制设备为稳定土拌和站；所述摊铺机为沥青混合料摊铺机或水泥稳定土摊铺机；所述压路机为钢轮压路机、轮胎压路机和大吨位钢轮振动压路机；所述碾压的条件为依次采用钢轮压路机静压1遍，轮胎压路机静压1遍～2遍，大吨位钢轮振动压路机2遍～3遍，轮胎压路机静压1遍～2遍，钢轮压路机静压1遍，总碾压遍数为6遍～9遍。
(2)改性乳化沥青粘结层的施工
在高性能级配碎石基层表面喷洒改性乳化沥青粘结层，喷洒量为纯沥青用量0.4kg/m²～0.6kg/m²，改性乳化沥青粘结层的厚度为0.2cm～0.3cm，所述改性乳化沥青为PCR型，符合《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中的改性乳化沥青技术要求。
(3)岩沥青层的施工步骤
将集料加热至180℃～190℃，得到加热的集料；再将矿粉与加热的集料置于沥青拌和楼的拌缸中干拌5s～10s，得到混合物；将岩沥青改性沥青加热至170℃～175℃，然后将岩沥青改性沥青喷入混合物中，湿拌40s～50s，得到岩沥青改性沥青混合料；采用沥青混合料摊铺机在改性乳化沥青粘结层表面摊铺岩沥青改性沥青混合料；再采用双钢轮振动压路机和轮胎压路机进行碾压。所述摊铺速度为2m/min～3.5m/min。
所述碾压的条件为：双钢轮振动压路机静压1遍，轮胎压路机2遍～3遍，双钢轮振动压路机振动1遍～2遍，双钢轮振动压路机静压1遍，总碾压遍数为5遍～7遍。
相对于现有技术，本发明具有如下优点和有益效果：
本发明提供一种抗反射裂缝沥青路面结构及其施工方法，充分发挥各结构层的性能优势，增强基层稳定性，减少和延缓路面反射裂缝的产生和发展，提高沥青面层与基层之间的粘结性能和防水性能，提高沥青路面结构强度，改善沥青路面的路用性能。
附图说明
图1为本发明抗反射裂缝沥青路面结构示意图；1为高性能级配碎石基层，2为改性乳化沥青粘结层，3为岩沥青层。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的实施和保护不限于此。
所述抗反射裂缝沥青路面结构如图1所示，包括：高性能级配碎石基层1、改性乳化沥青粘结层2、岩沥青层3。其中，高性能级配碎石基层1是由级配碎石构成厚度为10cm～40cm的结构层，改性乳化沥青粘结层的厚度为0.2cm～0.3cm，岩沥青层是岩沥青改性沥青混合料构成厚度为5cm～12cm的结构层。
实施例1
一种抗反射裂缝沥青路面结构，由下到上依次包括高性能级配碎石基层、改性乳化沥青粘结层和岩沥青层；所述高性能级配碎石基层由重量百分比为96.4％的集料和3.6％的水拌合而成，所述高性能级配碎石基层的厚度为40cm；所述改性乳化沥青粘结层的厚度为0.3cm；所述岩沥青层由以下重量百分比的材料拌和而成：集料92.2％，球磨石灰石矿粉3.5％，岩沥青改性沥青4.3％，所述岩沥青层的厚度为10cm。
上述抗反射裂缝沥青路面结构的施工方法，包括以下步骤：
(1)下承层的清理准备工作，清理下承层表面松散颗粒；
(2)采用稳定土拌和站将重量百分数为96.4％的集料和重量百分数为3.6％的水进行拌制混合，得到高性能级配碎石混合料；拌制方法采用本技术领域常规技术；所述级配碎石颗粒范围如表1所示；所述高性能级配碎石混合料的性能测试结果如表2所示；
(3)采用沥青混合料摊铺机或水泥稳定土摊铺机摊铺步骤(2)得到的高性能级配碎石混合料，摊铺速度为2m/min；
(4)摊铺完后，依次采用钢轮压路机、轮胎压路机和大吨位钢轮振动压路机进行碾压；碾压步骤和遍数为：钢轮压路机静压1遍，轮胎压路机静压2遍， 大吨位钢轮振动压路机3遍，轮胎压路机静压2遍，钢轮压路机静压1遍，总碾压遍数为9遍；
(5)在高性能级配碎石基层表面喷洒PCR型改性乳化沥青粘结层，喷洒量为纯沥青用量0.6kg/m²，改性乳化沥青粘结层的厚度为0.3cm。
(6)岩沥青改性沥青混合料的拌制
将集料加热至180℃，得到加热的集料；将球磨石灰石矿粉和加热的集料置于沥青拌和楼的拌缸中干拌5s，得到混合物；将伊朗岩沥青改性沥青加热至175℃，并将其喷入混合物中，湿拌50s，得到伊朗岩沥青改性沥青混合料；其中所述伊朗岩沥青改性沥青混合料由以下重量百分比的材料拌合而成，集料92.2％，球磨石灰石矿粉3.5％，伊朗岩沥青改性沥青4.3％；
所述伊朗岩沥青改性沥青的制备方法为：将92％重量百分比的70号基质沥青加热至150℃，加入8％重量百分比的伊朗岩沥青颗粒，继续升温至175℃，边加热边搅拌，持续30min，待伊朗岩沥青颗粒熔融后，经过胶体磨研磨10min(胶体磨转速为800r/min)，得到伊朗岩沥青改性沥青；
所述伊朗岩沥青改性沥青混合料的性能测试如表3所示；
(7)采用沥青混合料摊铺机在改性乳化沥青粘结层表面摊铺步骤(6)得到的伊朗岩沥青改性沥青混合料，摊铺速度为3.5m/min；
(8)摊铺完后，依次采用双钢轮振动压路机和轮胎压路机进行碾压；碾压步骤和遍数为：双钢轮振动压路机静压1遍，轮胎压路机静压3遍，双钢轮振动压路机振动2遍，双钢轮振动压路机静压1遍，总碾压遍数为7遍；
(9)抗反射裂缝沥青路面性能测试
某高速公路采用本实施方案，路面施工完毕并通车一年后检测，路面平整密实，无裂缝、车辙、沉陷、坑槽等病害，状况良好。路面破损状况指数PCI、行驶质量指数RQI、车辙状况指数RDI和抗滑性能指数SRI均评定为优。
在公路路面基层施工中级配碎石一般根据《公路路面基层施工技术规范》(JTJ034-2000)“表6.2.4级配碎石或级配碎砾石的颗粒组成范围”选择2号级配的级配范围，其级配范围如表1所示。由于规范中2号级配的级配范围过于宽泛，不利于级配碎石混合料的质量控制，经参考相关研究成果和工程应用效 果，采用长安大学李頔博士论文《级配碎石材料力学特性和设计方法研究》中推荐的具有良好的抗离析性能和易压实的强嵌挤骨架密实GM级配，级配范围如表1所示。
表1 高性能级配碎石混合料的颗粒组成

通过试验，测定了高性能级配碎石混合料的技术性能，确定级配最佳含水量为3.6％，最大干密度2.385g/cm³，其余技术指标如表2所示。结果表明，高性能级配碎石混合料的液限、塑性指数满足《公路路面基层施工技术规范》(JTJ034-2000)规定的技术要求。
表2 高性能级配碎石混合料的技术指标